摘要:针对目前微机原理与接口技术课程实验教学存在的问题,结合多年来教学经验以及市场需求,对微机原理与接口技术课程实验教学进行改革。结果表明新的实验教学改革,激发了学生的学习兴趣,提高学生独立思考和解决问题能力,教学效果明显。
关键词:教学改革;微机原理与接口;实验;2016-XB-020
一、《微机原理与接口技术》实验教学模式面临的问题
《微机原理与接口技术》是我校生物医学工程、计算机以及电子等专业的核心课程,要求学生掌握微机系统 CPU的工作原理,各种接口芯片的特点并熟练运用汇编语言编写指令系统。该门课程应用性和实践性较强,实验教学相当重要。通过实验课程学习,理论与实践相结合,对8086为核心的16位微机系统工作原理、接口芯片的应用和汇编语言设计有更加深入的理解,为后续课程的学习以及从事相关工作开发和研究打下坚实的基础。目前传统的实验课程教学面临一些问题,主要有以下几个原因:[1]
(1)实验课时严重不足。该门课程理论内容抽象难懂,实验内容范围涉及较广,主要由微机系统操作、汇编程序设计和接口电路芯片三大部分组成。由于实验课时有限,从而加大学生学习难度。
(2)实验内容主要是学生在实验箱上开展验证性实验,综合性实验和创新性实验较少。实验箱的芯片以及线路固定,扩展性较差。电路的连接方法以及源代码一般都有提供,学生按照固定实验步骤操作,不能自由灵活地设计实验。另外实验在实验箱上完成,造成学生对微机系统的应用与设计没有系统整体的概念,仍然停留在实验箱上进行开发和研究。[2]
(3)实验箱由于时间和操作不当等原因容易出现故障,维修时间较长,学生有时很难一人一台实验箱,给学生实验造成了一定的影响。
(4)实验教学在讲授上仍然停留在以教师为主体的灌输方式,教学单一,学生的主动性和积极性未得到充分的发挥。
针对目前《微机原理与接口技术》实验课程存在的教学问题,根据该门课程的特点,对现有的实验教学模式进行改革。[3]
二、《微机原理与接口技术》实验改革
1.Proteus仿真
Proteus软件是英国Labcenter公司开发的一款电子设计自动化工具软件,它为用户提供了大量的模拟数字元器件、外部设备以及虚拟仪器,真正实现了从概念到产品的设计,其处理器模型支持8086、8051以及HC11等各种类型。除了采用传统的实验箱开展实验外,引入Proteus仿真软件,有效地降低了实验成本,并且不用受到实验场地和实验时间的限制。学生可以在Proteus上开展可编程/计数器8253实验、可编程并行接口8255A实验、可编程的中断控制器8259、存储器扩展以及模数和数模转换等微机原理接口技术实验。通过对电路图的绘制,加深对微机原理以及接口芯片硬件电路的理解。Proteus资源丰富,学生按照自己实验的需求自由添加电路和程序代码,培养了学生的创新能力。另外对于有的实验项目,由Proteus仿真完成后,再利用实验箱进行实物验证,仿真和实物相结合,多元化教学大大提高了教学效果。同时将Proteus引入到微机原理与接口实验教学中,充分认识到仿真和实物之间的差异。
2.項目驱动教学方式
传统的实验教学由教师提供本节课实验课内容,实验内容里提供硬件电路图的连接和源代码,每个学生实验内容均是相同。由教师讲授实验目的、实验目标以及实验步骤,并做相关演示。学生阅读电路图和源程序,按照实验步骤在实验箱进行硬件连接,输入提供的源代码,编译运行观看实验结果,记录实验结果,有时实验内容要求对源程序进行简单的修改。整个实验过程中学生被动的吸收占主体,注重观看实验结果,对电路以及源代码尝试修改较少,电路设计和软件设计能力都未得到培养,对实验的目标和实验的意义理解不透彻,更谈不上对知识的综合应用以及灵活创新。
引入项目驱动实验课程设计,每个项目基本涉及8086的系统的结构,接口芯片以及汇编程序设计等子项目。一个项目大概由5个左右成员负责,每个成员负责的内容不相同,每个组之间的项目也不同,避免了大家相互模仿。实验课程以小组为单位进行讨论,讲出自己的设计思路,互相学习;动手完成自己的项目,配合小组整个项目完成。项目驱动实验课程改变传统教师为主导的地位,以学生为主导,每个学生独立思考自主地完成自己的子项目,激发了学生的学习热情,同时也锻炼了学生表达能力、沟通能力和合作能力,学生的综合素质得到了大大的提高。
传统实验内容的考核方式比较单一,除了最后一次实验设计考核外,主要根据平时的实验操作、演示结果和实验报告来进行评分。由于实验内容相同,造成实验结果和实验报告有时候千篇一律,不能体现个体化差异,采用项目驱动教学方式可以有效地避免这种现象发生。
微机原理与接口技术实验室管理采用传统的管理方式,学生必须在有限的时间完成自己的实验,实验室不再对外开放。有时候实验时间结束,学生才刚进入实验状态,不能深入地探索自己的实验和项目。因此实验室有必要采取开放管理模式,给学生提供良好的实验环境,让学生能有更多的时间和实验场所去自由学习和钻研。
结语
本文针对我校微机原理与接口技术课程教学过程出现的问题,提出了相应了改革措施。实践证明微机原理与接口技术课程实验改革实施,提高了学生微型计算机系统硬件和软件的设计能力,锻炼学生独立思考能力和解决问题的能力,增强了团队意识。
参考文献
[1]张妍.“微机原理及应用”研究性教学模式探索与实践[J].天津:实验室科学:2017(4):117-120.
[2]顾晖,陈越,梁惺彦.微机原理与接口技术:基于8086和Proteus仿真[M].北京:电子工业出版社2011.
[3]陈越,顾晖,梁惺彦.Proteus虚拟仿真在微机原理教学中的应用[J].北京:电子技术应用,2012(1).
作者简介
龚惠红(1979—),女,湖北,汉,硕士,讲师,研究方向:嵌入式系统。